Автомобильная, химическая, нефтехимическая и металлургическая промышленность, научные и медицинские исследования, производство энергии и защита окружающей среды - вот лишь некоторые из основных отраслей, в которых используется широкий спектр технологий, особенно в областигазового приборостроения ианализа.
В их число входят традиционные отрасли промышленности, от пищевой до цементной и нефтеперерабатывающей. Мы все активнее участвуем в новых энергетических секторах, таких как метанизация и топливные элементы, и это лишь некоторые из них.
Новые виды деятельности часто требуют инновационных, более эффективных технологий измерения. В то же время наши традиционные отрасли быстро развиваются, чтобы идти в ногу со временем. На этом перекрестке технологии газового оборудования и анализа, представленные на рынке, столь же разнообразны.
Газовый анализ - один из инструментов в широкой области промышленного приборостроения. Сегодня газоанализаторы можно встретить в любой сфере. Они играют активную роль в повышении качества производства и оптимизации эффективности промышленных процессов. При этом ставка делается как на экономику, так и на экологию.
Кислородные анализаторы - самые распространенные газоанализаторы в промышленности и научных исследованиях. Однако используемые технологии и методы их применения сильно различаются в зависимости от области применения.
За последние два десятилетия эти технологии значительно продвинулись вперед. Здесь мы рассмотрим принципы измерения кислорода, наиболее широко используемые сегодня в промышленности и научных исследованиях. Мы укажем на преимущества и недостатки каждой технологии анализа кислорода.
На самом деле существует два разных принципа обнаружения, а значит, и два одинаково разных типа парамагнитных анализаторов кислорода.
Но каждый из них, как следует из названия, использует "парамагнитное" свойство, или "магнитную восприимчивость", молекулы кислорода.
В парамагнитных анализаторах кислорода типа "гантель" используется оптическое детектирование. Маленькие шарики гантели заполнены азотом (N2). Когда кислород попадает в ячейку через магнитное поле, гантель начинает вращаться, и зеркало, расположенное в центре оси, возвращает световой сигнал, отличный от того, который был в состоянии покоя. После обработки эта разница сигналов пропорциональна парциальному давлению кислорода в ячейке и, следовательно, после калибровки анализатора - концентрации кислорода в % по объему.
Когда образец газа помещается в магнитное поле, молекулы кислорода притягиваются. Это создает давление, которое регистрируется массовым микрофлоуметром.
Электрохимическая ячейка O2 представляет собой разновидность топливного элемента. Кислород, содержащийся в анализируемом образце, диффундирует через мембрану. Между двумя электродами протекает ток через электролит. Он также проходит через резистор и термистор, на которых измеряется напряжение. Это напряжение пропорционально концентрации кислорода.
Циркониевый анализатор кислорода использует особенность оксида циркония (ZrO2), который при нагревании до высокой температуры ведет себя как твердый электролит по отношению к ионам кислорода. Если платиновые электроды, прикрепленные к каждой стороне твердого электролита, подвергаются воздействию различного парциального давления кислорода на каждой стороне, происходит электрохимическая реакция, и на электродах собирается электродвижущая сила .
С микроскопической точки зрения, эта электрохимическая реакция происходит на тройной границе раздела между твердым электролитом, электродом и кислородом.
Со стороны высокого парциального давления: O2 + 4e- >> 2O2- (ионизация)
Со стороны низкого парциального давления: 2O2- >> O2 + 4e- (молекуляризация)
Генерируемая электродвижущая сила (E) удовлетворяет уравнению Нернста.
Лазерные анализаторы более точно известны как анализаторы с перестраиваемым диодным лазером (TDL). Это оптический прибор, в котором используется инфракрасный лазерный луч, испускаемый излучателем и направленный на приемник. Метод измерения основан на поглощении света молекулами газа, находящимися между излучателем и приемником.
Большинство газов поглощают свет при определенных длинах волн, и поглощение напрямую зависит от концентрации газа.
Длина волны лазера анализируется на определенной линии поглощения, характерной для данной молекулы, что позволяет избежать практически любых помех от других присутствующих молекул. Таким образом, измеряемая концентрация газа пропорциональна амплитуде линии поглощения.
